Casos de Plutonio
De conformidad con el acuerdo ruso-estadounidense de julio 1998, se estableció un comité directivo conjunto para coordinar el trabajo científico y técnico sobre la eliminación del excedente de plutonio de grado de armas, y se formó un grupo de trabajo conjunto para estimar el costo de la eliminación.
Teoria y practica
Desde el principio, el enfoque ruso para eliminar el excedente de plutonio de grado de armas se basó en dos puntos clave:
El plutonio es un valioso recurso energético. En el contexto del concepto de ciclo nuclear cerrado adoptado en Rusia, debe darse prioridad en el método de disposición de plutonio a su uso en combustibles nucleares de reactores de potencia;
Dado que la disposición del plutonio implica costos financieros significativos, para acelerar el proceso, los Estados Unidos y otros países deben proporcionar fondos para un programa completo de reciclaje en Rusia.
De acuerdo con el acuerdo entre los gobiernos de la Federación Rusa y los Estados Unidos sobre la disposición del plutonio, firmado por 29 en agosto, 2000, cada una de las partes se comprometió a reciclar 34 de su exceso de plutonio para uso de armas mediante su uso en el combustible MOX, seguido de irradiación en reactores de potencia. El acuerdo preveía la sincronización de los programas de reciclaje de las partes (el inicio del reciclaje, su ritmo, etc.). La implementación del programa de reciclaje ruso implicó la provisión de asistencia financiera de los Estados Unidos y varios otros países occidentales. El costo del programa de reciclaje ruso en el momento de la firma del acuerdo se estimó en 1,8 mil millones de dólares.
Se planificó que la implementación práctica del acuerdo comenzará en la segunda mitad de 2009, y los programas de reciclaje se completarán completamente en 2025. En Rusia, se suponía que debía usar el reactor de neutrones rápidos BN-600 y cuatro reactores VVER-1000 de agua ligera de la central nuclear Balakovo para irradiar combustible MOX, en los Estados Unidos: reactores de agua ligera.
La aplicación práctica del acuerdo desde el principio se enfrentó a serias dificultades. Estos incluyen los diferentes enfoques de las partes en cuestiones de responsabilidad civil por daños y financiamiento del programa de reciclaje. Con la firma del protocolo en septiembre 2006, que garantiza la paridad de las partes en todos los aspectos relacionados con la implementación del acuerdo, se eliminó el problema de la responsabilidad civil, pero con la financiación del programa ruso, todo resultó más complicado. Como resultado de las negociaciones sobre la preparación de un acuerdo sobre fuentes y mecanismos de financiamiento, el fondo total de donantes de los Estados Unidos y otros países del G8 al final de 2005, ascendió a aproximadamente 850 millones de dólares. Al mismo tiempo, la estimación del costo total del programa de reciclaje ruso para ese momento había aumentado de 1,8 a cuatro mil millones de dólares. En abril, 2007, la parte estadounidense notificó a Rusia que el monto de la contribución del donante a 850 millones de dólares es definitivo. En las condiciones actuales, la financiación del programa con cargo al presupuesto ruso se consideró imprudente, ya que la eliminación del plutonio mediante su uso en el combustible MOX de los reactores de agua ligera no correspondía a la estrategia de desarrollo a largo plazo del país para la energía nuclear. En este sentido, la falta de financiamiento externo condujo esencialmente a la denuncia del acuerdo.
Considerando que la negativa a cumplir con el acuerdo podría afectar negativamente tanto las relaciones ruso-estadounidenses como las relaciones rusas con otros países, Rosatom inició la consideración de tal cambio en el escenario del programa de disposición de plutonio en nuestro país, que estaría en línea con los planes de Rusia para el desarrollo de la energía nuclear. y sería aceptable para ambas partes.
Como resultado de las consultas realizadas en 2007, la parte estadounidense estuvo de acuerdo con las propuestas para la implementación del programa ruso para eliminar el exceso de plutonio. En noviembre, el Secretario de Energía de los Estados Unidos, Samuel Bodman, y el jefe de la Agencia Federal de Energía Atómica de Rusia, Sergei Kiriyenko, firmaron una declaración conjunta sobre el nuevo plan de eliminación de 2007 para toneladas de exceso de plutonio. Según este documento, el plutonio fabricado en Rusia se eliminará usándolo como combustible MOX, seguido de la irradiación en el reactor de neutrones rápidos BN-34, que actualmente se opera en la central nuclear de Beloyarsk, y en el reactor BN-600 que se está construyendo sobre la misma sitio En consultas posteriores después de firmar la declaración, los representantes de los Estados Unidos y Rusia acordaron cambios en el acuerdo intergubernamental 800 del año. El acuerdo modificado, que refleja la nueva interpretación de los problemas técnicos relevantes y otros cambios necesarios para la implementación de la cooperación, se firmó en 2000 y entró en vigencia en julio de 2010.
De acuerdo con el acuerdo modificado, cada una de las partes se comprometió a proceder a la eliminación de 34 toneladas de exceso de plutonio de grado de armas (25 toneladas en forma de metal y 9 toneladas en forma de polvo de dióxido) en 2018 y completar el proceso en 15 años. Se supone que ambas partes utilizan el mismo método de eliminación, a saber, el uso de todas las toneladas 34 para la producción de combustible MOX.
La entrada en vigor del acuerdo enmendado permitió esperar que los programas nacionales paralelos para la utilización de plutonio, sujetos a una financiación estable a largo plazo, completaran la infraestructura industrial necesaria en 2016 - 2017 y cada lado comenzaría a transferir el exceso de plutonio de grado de armas al combustible MOX y su irradiación en reactores. Sin embargo, el curso de otros eventos refutó tales predicciones. En 2012, las discusiones sobre el uso de métodos de eliminación alternativos se reanudaron en los Estados Unidos. Para desarrollar una decisión adecuada, el Departamento de Energía de los Estados Unidos formó un grupo de expertos. Antes de la presentación del informe por este grupo, que se espera al comienzo de 2014, se suspende la construcción de la planta estadounidense para la producción de combustible MOX.
Estado del programa en Rusia y Estados Unidos.
El agente ejecutivo ruso en virtud del acuerdo, Rosatom, está implementando con éxito el programa nacional, sin realizar modificaciones de naturaleza fundamental. El trabajo activo continúa en la construcción de un reactor de neutrones rápidos BN-800 refrigerado por sodio (ciudad de Zarechny, región de Sverdlovsk), cuyo lanzamiento de energía está programado para el 2014 de septiembre. Se lanzó un complejo químico-tecnológico para la fabricación de combustible MOX en modo de prueba en el Instituto de Investigación de Reactores Atómicos (Dimitrovgrad, Región de Ulyanovsk) para asegurar la carga inicial del reactor BN-800. El costo del objeto - 1,7 millones de rublos. En diciembre, 2013 comenzó a cargar el combustible híbrido (uranio y MOX) en el núcleo del reactor, lo que ciertamente indica un avance significativo del programa. Con la puesta en marcha de la planta para la producción de combustible MOX en la planta química y minera (MCC) en Zheleznogorsk (Territorio de Krasnoyarsk) en 2016, el reactor BN-800 se transferirá completamente al uso de combustible MOX. El costo del proyecto de la planta es de siete mil millones de rublos.
Cabe señalar que el uso de reactores rápidos para la eliminación de plutonio de grado de armas tiene algunas peculiaridades. En primer lugar, es la capacidad de producir nuevo plutonio, cuya calidad, al usar las pantallas laterales de uranio del núcleo, incluso puede exceder la calidad del plutonio de calidad para armas. Es por esta razón que el Artículo VI del acuerdo establece una prohibición del reprocesamiento del combustible irradiado y las pantallas durante todo el proceso, hasta e incluyendo la eliminación completa de toneladas de 34 de exceso de plutonio de grado de armas.
Según los últimos datos de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de los Estados Unidos (NNSA, por sus siglas en inglés), el costo inicial estimado de una planta de combustible MOX que se está construyendo en el Centro Nuclear de Savannah River (Carolina del Sur) ha aumentado de 4,8 a 7,7, y su período de puesta en servicio planificado se ha reprogramado de 2016 en el año 2019 y 3,7 mil millones de dólares ya se han invertido en la construcción de la instalación.
Teniendo en cuenta esta circunstancia, y también teniendo en cuenta el secuestro presupuestario introducido en el año 2013 (incluida la reducción de los gastos de defensa en 454 mil millones de dólares antes de 2021), la administración de EE. UU. Registró en la carta adjunta a la solicitud de presupuesto de abril del Departamento de Energía al Congreso en 2014 provisión para el año fiscal sobre la intención de retrasar la construcción de la planta MOX, así como considerar métodos alternativos, menos costosos para la disposición de plutonio. En cumplimiento de esta directiva, la financiación de la NNSB en el año fiscal 2014 en términos de la construcción de la planta MOX se redujo en 115 millones de dólares en comparación con 2012, cuando se asignó 435 millones. Además, no se proporcionan fondos para estos fines en los años 2015 - 2018.
En un esfuerzo por neutralizar los rumores en la comunidad de expertos de que los pasos tomados por la administración en realidad cancelan el acuerdo ruso-estadounidense sobre el plutonio, el Primer Viceministro de Energía, Daniel Poneman, dijo en una entrevista que Estados Unidos no se niega a deshacerse del exceso de plutonio de grado de armas, pero desea resolver este problema de manera óptima Tanto financiera como tecnológicamente, como ya informó a los colegas rusos.
El año pasado, bajo la dirección del Ministro de Energía, Ernest Moniz, se estableció un grupo de expertos para analizar métodos alternativos para la disposición del plutonio. Tuvo que presentar sus conclusiones en enero de 2014 para poder usarlas en la preparación de la solicitud de presupuesto de NNSA para el año 2015. Fecha límite de presentación al Congreso - febrero.
Los expertos consideraron una treintena de opciones y finalmente optaron por tres opciones:
la inmovilización (vitrificación) de plutonio de calidad para armas junto con residuos radiactivos de larga vida activa y la colocación de la masa resultante en recipientes especiales utilizando la tecnología denominada can-in-canister. Al comienzo del proceso, el polvo de plutonio se inmoviliza en pequeños recipientes de vidrio o cerámica, y se coloca en recipientes especiales con una capacidad total de hasta 28 kilogramos cada uno, en los que se vierte el fundido de vidrio mezclado con los residuos radiactivos. Según los expertos, el proceso de vitrificación descrito anteriormente podría organizarse en la planta MOX en construcción en el río Savannah (la disponibilidad de la instalación hoy en día es del 60 por ciento) después de realizar pequeños cambios en su diseño. Sería posible utilizar el sitio de este centro para el almacenamiento temporal de contenedores especiales hasta que se encargue el almacenamiento permanente. Según estimaciones preliminares, este enfoque ofrece ahorros de costos significativos, ya que en este caso se excluyen tales costosos pasos tecnológicos, como la purificación de polvo de plutonio a partir de impurezas y la fabricación de conjuntos de combustible para reactores, lo cual es típico del proceso de utilización de plutonio mediante la irradiación en combustible MOX;
Inmovilización de plutonio sin mezcla de residuos radiactivos. En este caso, estamos hablando de la inmovilización del polvo de plutonio en matrices cerámicas y su posterior colocación en pozos de tres a cinco kilómetros de profundidad, lo que debería dificultar el acceso no autorizado a material de armas nucleares;
eliminación del exceso de plutonio en el depósito piloto de desechos radiactivos del Departamento de Energía de los Estados Unidos (Planta piloto de aislamiento de desechos - WIPP) en el sureste de Nuevo México (una serie de cavidades excavadas en depósitos de sal a una profundidad de metros 650). Esta opción no proporciona ninguna barrera de radiación contra posibles intrusos.
Todas estas opciones son contrarias al artículo III del acuerdo intergubernamental, que define el único método de eliminación: la irradiación en reactores de potencia. Las dos últimas opciones no cumplen con el combustible gastado estándar. En este sentido, es poco probable que una desviación de una de las principales disposiciones del acuerdo encuentre una respuesta positiva de los expertos rusos, quienes siempre han argumentado que la eliminación real del plutonio de calidad para armas es posible solo cuando se irradia el plutonio en el combustible MOX de los reactores de potencia, lo que garantiza la eliminación irreversible de este material del programa de armas. Otros enfoques propuestos por los estadounidenses no excluyen la posibilidad de la extracción intencional o no autorizada de plutonio de grado de armas de su almacenamiento y reutilización con fines de armas.
Influencia americana
Cualesquiera que sean las decisiones de la administración estadounidense con respecto a la metodología para implementar el programa nacional para eliminar el exceso de plutonio apto para armas, es poco probable que afecten la disposición del plutonio por parte de la parte rusa. El programa federal de Rusia "Tecnologías de energía nuclear de la nueva generación para el período 2010 - 2015 y hasta 2020 del año" prevé el uso de reactores de neutrones rápidos con combustible de plutonio y uranio mixto, y la eliminación de plutonio de calidad para armas está incorporada en este programa.
La cuestión es cómo las decisiones estadounidenses afectarán el destino del acuerdo y si las partes podrán encontrar soluciones mutuamente aceptables para su preservación.
Se puede suponer que incluso en el caso de que los estadounidenses se nieguen a disponer del plutonio mediante el método de exposición previamente acordado, las partes tratarán de mantener el acuerdo. Esto se debe principalmente al deseo de evitar las consecuencias políticas negativas para el proceso de reducción de armas nucleares y el régimen de no proliferación que puede surgir si se da por terminado.
Obviamente, el desarrollo de tal acuerdo debe tener en cuenta las realidades actuales que son significativamente diferentes a las de 20 existentes hace años, cuando surgió la pregunta sobre la necesidad de deshacerse de los materiales nucleares liberados de grado de armas.
La principal motivación para deshacerse del excedente de plutonio de grado de armas fue la eliminación de los riesgos de su posible malversación y tráfico ilícito, debido a las preocupaciones sobre el sistema de almacenamiento de materiales nucleares de grado de armas (SNF) relativamente inadecuado en Rusia. Sin embargo, la situación con su almacenamiento en los últimos 15 años ha cambiado dramáticamente. Modernas instalaciones de almacenamiento de alta capacidad equipadas con modernos sistemas técnicos de protección física se construyeron en Mayak Combine y Mining-Chemical Combine, y se desarrolló y puso en funcionamiento un moderno sistema estatal para la contabilidad y el control de materiales nucleares. Los métodos de capacitación y certificación del personal están alineados con los requisitos modernos. La implementación de todas estas medidas en la Federación Rusa esencialmente ha minimizado los riesgos de robo y tráfico ilícito del SNM.
La necesidad de hacer que el proceso de reducción de armas nucleares sea irreversible fue una motivación adicional para deshacerse del excedente. Sin embargo, como resultado de las reducciones llevadas a cabo en las últimas dos décadas, el nivel de armas nucleares ha disminuido muchas veces y el excedente declarado de plutonio de grado de armas no puede en modo alguno constituir la base para la reversibilidad de este proceso. El número máximo posible de ojivas en cada lado está limitado por la capacidad de carga de sus medios de entrega. Tener más ojivas que las que se pueden colocar en los vehículos de entrega apenas tiene sentido. Como se sabe, de acuerdo con el actual Tratado de Reducción de Armas Estratégicas, el número de transportistas en cada lado para el final de 2018 no debe exceder a 700. Para los Estados Unidos, teniendo en cuenta la carga máxima posible de los portaaviones, el número requerido de ojivas es de aproximadamente cuatro mil, lo que es un poco menos de lo que tienen actualmente. Según estimaciones de expertos, no se necesitan más de 20 toneladas de plutonio para mantener ese arsenal. También tenemos en cuenta que, incluso después de deducir las toneladas declaradas como excedentes de 34 en los arsenales de cada una de las dos potencias nucleares, quedan más de 50 toneladas de plutonio de grado de armas: esta cantidad es suficiente para producir ojivas 12 500. En este contexto, resulta obvio que la eliminación del exceso declarado de plutonio no es un factor determinante que afecte la irreversibilidad de la reducción de las armas nucleares, y es más simbólico.
Con esto en mente, Rusia puede aceptar cualquiera de los métodos de eliminación que Estados Unidos considere aceptables. A cambio, la parte rusa tiene derecho a exigir una exención de las disposiciones del acuerdo que prohíbe el reprocesamiento de combustible gastado y pantallas hasta la eliminación completa de 34 toneladas de plutonio en exceso. Además, teniendo en cuenta la opinión de muchos expertos estadounidenses sobre la equivalencia de plutonio de grado de armas y de grado de reactor para armas nucleares, la parte rusa también podría insistir en aumentar la proporción de plutonio desechable en forma de polvo de dióxido. Esto le daría a Rusia la oportunidad de incluir parte de las 48 toneladas de plutonio civil del reprocesamiento de combustible nuclear gastado y almacenado en la planta de Mayak en el proceso de reciclaje.
El otro principio del acuerdo, la concurrencia, o en otras palabras, la implementación del acuerdo por ambas partes de manera sincrónica, también puede ser auditado. Sin embargo, el rechazo de este principio es posible, si no surgen dificultades en el desarrollo e implementación de medidas de control internacional sobre el proceso de disposición. Parece que en el caso de que Estados Unidos rechace el método de exposición previamente acordado, la preservación y la implementación de las disposiciones del acuerdo de monitoreo e inspección no serán una prioridad para la parte rusa. En el contexto de la posible participación de otros países nucleares en el proceso de reducción de armas nucleares, la preservación de esta situación es importante porque brinda la oportunidad de elaborar métodos y prácticas para implementar el control internacional sobre la eliminación de materiales nucleares.
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